分享西門子plc梯形圖中的5大常用的編程元件以及其它的編程元件

在西門子plc梯形圖中，將其觸點(diǎn)和線圈等稱為程序中的編程元件。編程元件也稱為軟元件，是指在plc編程時(shí)使用的輸入/輸出端子所對應(yīng)的存儲區(qū)以及內(nèi)部的存儲單元、寄存器等。

根據(jù)編程元件的功能，西門子plc梯形圖中的常用的編程元件主要有輸入繼電器（I）、輸出繼電器（Q）、輔助繼電器（M、SM）、定時(shí)器（T）、計(jì)數(shù)器（C）和一些其他較常見的編程元件等。

1、輸入繼電器（I）的標(biāo)注

西門子PLC梯形圖中的輸入繼電器用“字母I+數(shù)字”進(jìn)行標(biāo)識，每個(gè)輸入繼電器均與PLC的一個(gè)輸入端子對應(yīng)，用于接收外部開關(guān)信號。

輸入繼電器由PLC端子連接的開關(guān)部件的通斷狀態(tài)（開關(guān)信號）進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，當(dāng)開關(guān)信號閉合時(shí)，輸入繼電器得電，其對應(yīng)的常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，如圖1所示。

圖1 西門子PLC梯形圖中的輸入繼電器

2、輸出繼電器（Q）的標(biāo)注

西門子PLC梯形圖中的輸出繼電器用“字母Q+數(shù)字”進(jìn)行標(biāo)識，每一個(gè)輸出繼電器均與PLC的一個(gè)輸出端子對應(yīng)，用于控制PLC外接的負(fù)載。

輸出繼電器可以由PLC內(nèi)部輸入繼電器的觸點(diǎn)、其他內(nèi)部繼電器的觸點(diǎn)或輸出繼電器自己的觸點(diǎn)來驅(qū)動(dòng)，如圖2所示。

圖2 西門子PLC梯形圖中的輸出繼電器

3、輔助繼電器（M、SM）的標(biāo)注

在西門子PLC梯形圖中，輔助繼電器有兩種，一種為通用輔助繼電器，一種為特殊標(biāo)志位輔助繼電器。

（1）通用輔助繼電器的標(biāo)注。通用輔助繼電器，又稱為內(nèi)部標(biāo)志位存儲器，如同傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器，用于存放中間操作狀態(tài)，或存儲其他相關(guān)數(shù)字，用“字母M+數(shù)字”進(jìn)行標(biāo)識，如圖3所示。

圖3 西門子PLC梯形圖中的通用輔助繼電器

由圖3可以看到，通用輔助繼電器M0.0既不直接接受外部輸入信號，也不直接驅(qū)動(dòng)外接負(fù)載，它只是作為程序處理的中間環(huán)節(jié)，起到橋梁的作用。

（2）特殊標(biāo)志位輔助繼電器的標(biāo)注。特殊標(biāo)志位輔助繼電器，用“字母SM+數(shù)字”標(biāo)識，如圖4所示，通常簡稱為特殊標(biāo)志位繼電器，它是為保存PLC自身工作狀態(tài)數(shù)據(jù)而建立的一種繼電器，用于為用戶提供一些特殊的控制功能及系統(tǒng)信息，如用于讀取程序中設(shè)備的狀態(tài)和運(yùn)算結(jié)果，根據(jù)讀取信息實(shí)現(xiàn)控制需求等。一般用戶對操作的一些特殊要求也可通過特殊標(biāo)志位輔助繼電器通知CPU系統(tǒng)。

圖4 西門子PLC梯形圖中的特殊標(biāo)志位輔助繼電器

4、定時(shí)器（T）的標(biāo)注

在西門子PLC梯形圖中，定時(shí)器是一個(gè)非常重要的編程元件，用“字母T+數(shù)字”進(jìn)行標(biāo)識，數(shù)字從0～255，共256個(gè)。不同型號的PLC，其定時(shí)器的類型和具體功能也不相同。在西門子S7-200系列PLC中，定時(shí)器分為3種類型，即接通延時(shí)定時(shí)器（TON）、保留性接通延時(shí)定時(shí)器（TONR）、斷開延時(shí)定時(shí)器（TOF），三種定時(shí)器定時(shí)時(shí)間的計(jì)算公式相同，即

T=PT×S

（T為定時(shí)時(shí)間，PT為預(yù)設(shè)值，S為分辨率等級）

其中，PT預(yù)設(shè)值根據(jù)編程需要輸入設(shè)定值數(shù)值，分辨率等級一般有1ms、10ms、100ms三種，由定時(shí)器類型和編號決定，見表3所示。

表3 西門子S7-200定時(shí)器號碼對應(yīng)的分辨率等級及最大值等參數(shù)

（1）接通延時(shí)定時(shí)器（TON）的標(biāo)注。接通延時(shí)定時(shí)器是指定時(shí)器得電后，延時(shí)一段時(shí)間（由設(shè)定值決定）后其對應(yīng)的常開或常閉觸點(diǎn)才執(zhí)行閉合或斷開動(dòng)作；當(dāng)定時(shí)器失電后，觸點(diǎn)立即復(fù)位。

接通延時(shí)定時(shí)器（TON）在PLC梯形圖中的表示方法如圖5所示，其中，方框上方的“???”為定時(shí)器的編號輸入位置；方框內(nèi)的TON代表該定時(shí)器類型（接通延時(shí)）；IN為起動(dòng)輸入端；PT為時(shí)間預(yù)設(shè)值端（PT外部的“???”為預(yù)設(shè)值的數(shù)值）；S為定時(shí)器分辨率，與定時(shí)器的編號有關(guān)，可參照表3。

圖5 接通延時(shí)定時(shí)器（TON）在PLC梯形圖中的表示方法

例如，某段PLC梯形圖程序中所用定時(shí)器編號為T37，預(yù)設(shè)值PT為300，定時(shí)分辨率為100ms，如圖6所示。

可以計(jì)算出，該定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間為300×100ms=30000ms=30s；則在該程序中，當(dāng)輸入繼電器I0.3閉合后，定時(shí)器T37得電，延時(shí)30s后控制輸出繼電器Q0.0的延時(shí)閉合的常開觸點(diǎn)T37閉合，使輸出繼電器Q0.0線圈得電。

圖6 接通延時(shí)定時(shí)器（TON）應(yīng)用

（2）保留性接通延時(shí)定時(shí)器（TONR）的標(biāo)注。保留性接通延時(shí)定時(shí)器（TONR）與上述的接通延時(shí)定時(shí)器（TON）原理基本相同，不同之處在于在計(jì)時(shí)時(shí)間段內(nèi)，未達(dá)到預(yù)設(shè)值前，定時(shí)器斷電后，可保持當(dāng)前計(jì)時(shí)值，當(dāng)定時(shí)器得電后，從保留值的基礎(chǔ)上再進(jìn)行計(jì)時(shí)，可多間隔累加計(jì)時(shí)，當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)設(shè)值時(shí)，其觸點(diǎn)相應(yīng)動(dòng)作（常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開）。

保留性接通延時(shí)定時(shí)器（TONR）在PLC梯形圖中的表示方法如圖7所示，其中，方框上方的“???”為定時(shí)器的編號輸入位置；方框內(nèi)的TONR代表該定時(shí)器類型（接通延時(shí)）；IN為起動(dòng)輸入端；PT為時(shí)間預(yù)設(shè)值端（PT外部的“???”為預(yù)設(shè)值的數(shù)值）；S為定時(shí)器分辨率，與定時(shí)器的編號有關(guān)，可參照表。

圖7 保留性接通延時(shí)定時(shí)器（TONR）在PLC梯形圖中的表示方法

（3）斷開延時(shí)定時(shí)器（TOF）的標(biāo)注。斷開延時(shí)定時(shí)器（TOF）是指定時(shí)器得電后，其相應(yīng)常開或常閉觸點(diǎn)立即執(zhí)行閉合或斷開動(dòng)作；當(dāng)定時(shí)器失電后，需延時(shí)一段時(shí)間（由設(shè)定值決定），其對應(yīng)的常開或常閉觸點(diǎn)才執(zhí)行復(fù)位動(dòng)作。

斷開延時(shí)定時(shí)器（TOF）在PLC梯形圖中的表示方法與上述兩種定時(shí)器基本相同，如圖8所示為斷開延時(shí)定時(shí)器（TOF）的典型應(yīng)用。

圖8 斷開延時(shí)定時(shí)器（TOF）的應(yīng)用

由圖8可以看到，該程序中所用定時(shí)器編號為T33，預(yù)設(shè)值PT為60，定時(shí)分辨率為10ms。

可以計(jì)算出，該定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間為60×10ms=600ms=0.6s；則該程序中，當(dāng)輸入繼電器I0.3閉合后，定時(shí)器T38得電，控制輸出繼電器Q0.0的延時(shí)斷開的常開觸點(diǎn)T38立即閉合，使輸出繼電器Q0.0線圈得電；當(dāng)輸入繼電器I0.3斷開后，定時(shí)器T38失電，控制輸出繼電器Q0.0的延時(shí)斷開的常開觸點(diǎn)T38延時(shí)0.6 s后才斷開，輸出繼電器Q0.0線圈失電。

5、計(jì)數(shù)器（C）的標(biāo)注

在西門子PLC梯形圖中，計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)和使用與定時(shí)器基本相似，也是應(yīng)用廣泛的一種編程元件，用來累計(jì)輸入脈沖的次數(shù)，經(jīng)常用來對產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)。用“字母C+數(shù)字”進(jìn)行標(biāo)識，數(shù)字從0～255，共256個(gè)。

不同型號的PLC，其定時(shí)器的類型和具體功能也不相同。在西門子S7-200系列PLC中，計(jì)數(shù)器分為3種類型，即增計(jì)數(shù)器（CTU）、減計(jì)數(shù)器（CTD）、增減計(jì)數(shù)器（CTUD），一般情況下，計(jì)數(shù)器與定時(shí)器配合使用。

（1）增計(jì)數(shù)器（CTU）的標(biāo)注。增計(jì)數(shù)器（CTU）是指在計(jì)數(shù)過程中，當(dāng)計(jì)數(shù)端輸入一個(gè)脈沖式時(shí)，當(dāng)前值加1，當(dāng)脈沖數(shù)累加到等于或大于計(jì)數(shù)器的預(yù)設(shè)值時(shí)，計(jì)數(shù)器相應(yīng)觸點(diǎn)動(dòng)作（常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開）。

在西門子S7-200系列PLC梯形圖中，增計(jì)數(shù)器的圖形符號及文字標(biāo)識含義如圖9所示，其中方框上方的“???”為增計(jì)數(shù)器編號輸入位置，CU為計(jì)數(shù)脈沖輸入端，R為復(fù)位信號輸入端（復(fù)位信號為0時(shí)，計(jì)數(shù)器工作），PV為脈沖設(shè)定值輸入端。

圖11 增計(jì)數(shù)器的圖形符號及文字標(biāo)識含義

例如，某段PLC梯形圖程序中計(jì)數(shù)器類型為CTU，增計(jì)數(shù)器，編號為C1，預(yù)設(shè)值PV為80，復(fù)位端由輸出繼電器Q0.0的常閉觸點(diǎn)控制，如圖12所示。

可以看到，該程序中，初始狀態(tài)下，輸出繼電器Q0.0的常閉觸點(diǎn)閉合，即計(jì)數(shù)器復(fù)位端為1，計(jì)數(shù)器不工作；當(dāng)PLC外部輸入開關(guān)信號使輸入繼電器I0.0閉合后，輸出繼電器Q0.0線圈得電，其常閉觸點(diǎn)Q0.0斷開，計(jì)數(shù)器復(fù)位端信號為0，計(jì)數(shù)器開始工作；同時(shí)輸出繼電器Q0.0的常開觸點(diǎn)閉合，定時(shí)器T37得電。

圖12 增計(jì)數(shù)器（CTU）的應(yīng)用

在定時(shí)器T37控制下，其常開觸點(diǎn)T37每6min閉合一次，即每6min向計(jì)數(shù)器C1脈沖輸入端輸入一個(gè)脈沖信號，計(jì)數(shù)器當(dāng)前值加1，當(dāng)計(jì)數(shù)器當(dāng)前值等于80時(shí)（歷時(shí)時(shí)間為8h），計(jì)數(shù)器觸點(diǎn)動(dòng)作，即控制輸出繼電器Q0.0的常閉觸點(diǎn)在接通8h后自動(dòng)斷開。

（2）減計(jì)數(shù)器（CTD）的標(biāo)注。減計(jì)數(shù)器（CTD）是指在計(jì)數(shù)過程中，將預(yù)設(shè)值裝入計(jì)數(shù)器當(dāng)前值寄存器，當(dāng)計(jì)數(shù)端輸入一個(gè)脈沖式時(shí)，當(dāng)前值減1，當(dāng)計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值等于0時(shí)，計(jì)數(shù)器相應(yīng)觸點(diǎn)動(dòng)作（常開觸點(diǎn)閉合、常閉觸點(diǎn)斷開），并停止計(jì)數(shù)。

在西門子S7-200系列PLC梯形圖中，減計(jì)數(shù)器的圖形符號及文字標(biāo)識含義如圖13所示，其中方框上方的“???”為減計(jì)數(shù)器編號輸入位置，CD為計(jì)數(shù)脈沖輸入端，LD為裝載信號輸入端，PV為脈沖設(shè)定值輸入端。

圖13 增計(jì)數(shù)器的圖形符號及文字標(biāo)識含義

當(dāng)裝載信號輸入端LD信號為1時(shí)，其計(jì)數(shù)器的設(shè)定值PV被裝入計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值寄存器，此時(shí)當(dāng)前值為PV。只有裝載信號輸入端LD信號為0時(shí)，計(jì)數(shù)器才可以工作。

例如，某段PLC梯形圖程序中計(jì)數(shù)器類型為CTD，減計(jì)數(shù)器，編號為C1，預(yù)設(shè)值PV為3，如圖14所示。

圖14 減計(jì)數(shù)器（CTD）的應(yīng)用

由圖14可以看到，該程序中，由輸入繼電器常開觸點(diǎn)I0.1控制計(jì)數(shù)器C1的裝載信號輸入端；輸入繼電器常開觸點(diǎn)I0.0控制計(jì)數(shù)器C1的脈沖信號，I0.1閉合，將計(jì)數(shù)器的預(yù)設(shè)值3裝載到當(dāng)前值寄存器中，此時(shí)計(jì)數(shù)器當(dāng)前值為3，當(dāng)I0.0閉合一次，計(jì)數(shù)器脈沖信號輸入端輸入一個(gè)脈沖，計(jì)數(shù)器當(dāng)前值減1，當(dāng)計(jì)數(shù)器當(dāng)前值減為0時(shí)，計(jì)數(shù)器常開觸點(diǎn)C1閉合，控制輸出繼電器Q0.0線圈得電。

（3）增減計(jì)數(shù)器（CTUD）的標(biāo)注。增減計(jì)數(shù)器（CTUD）有兩個(gè)脈沖信號輸入端，其在計(jì)數(shù)過程中，可進(jìn)行計(jì)數(shù)加1，也可進(jìn)行計(jì)數(shù)減1。

在西門子S7-200系列PLC梯形圖中，增減計(jì)數(shù)器的圖形符號及文字標(biāo)識含義如圖15所示，其中方框上方的“???”為增減計(jì)數(shù)器編號輸入位置，CU為增計(jì)數(shù)脈沖輸入端，CD為減計(jì)數(shù)脈沖輸入端，R為復(fù)位信號輸入端，PV為脈沖設(shè)定值輸入端。

當(dāng)CU端輸入一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖時(shí)，計(jì)數(shù)器當(dāng)前值加1，當(dāng)計(jì)數(shù)器當(dāng)前值等于或大于預(yù)設(shè)值時(shí)，計(jì)數(shù)器由OFF轉(zhuǎn)換為ON，其相應(yīng)觸點(diǎn)動(dòng)作；當(dāng)CD端輸入一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖時(shí)，計(jì)數(shù)器當(dāng)前值減1，當(dāng)計(jì)數(shù)器當(dāng)前值小于預(yù)設(shè)值時(shí)，計(jì)數(shù)器由OFF轉(zhuǎn)換為ON，其相應(yīng)觸點(diǎn)動(dòng)作。

圖15 增減計(jì)數(shù)器的圖形符號及文字標(biāo)識含義

例如，某段PLC梯形圖程序中計(jì)數(shù)器類型為CTUD，增減計(jì)數(shù)器，編號為C48，預(yù)設(shè)值PV為4，如圖16所示。

圖16 增減計(jì)數(shù)器（CTUD）的應(yīng)用

由圖16可以看到，當(dāng)輸入繼電器常開觸點(diǎn)I0.0閉合一次，為計(jì)數(shù)器CU輸入一個(gè)脈沖，計(jì)數(shù)器當(dāng)前值加1，當(dāng)累加至4時(shí)，計(jì)數(shù)器C48動(dòng)作，其常開觸點(diǎn)C48閉合，輸出繼電器Q0.0線圈得電；當(dāng)輸入繼電器常開觸點(diǎn)I0.1閉合一次，為計(jì)數(shù)器CD輸入一個(gè)脈沖，計(jì)數(shù)器當(dāng)前值減1，當(dāng)減至4時(shí)，計(jì)數(shù)器C48動(dòng)作，其常開觸點(diǎn)C48閉合，輸出繼電器Q0.0線圈得電。

6、其他編程元件（V、L、S、AI、AQ、HC、AC）的標(biāo)注

西門子PLC梯形圖中，除上述5種常用編程元件外，還包含一些其他基本編程元件。

（1）變量存儲器（V）的標(biāo)注。變量存儲器用字母V標(biāo)識，用來存儲全局變量，可用于存放程序執(zhí)行過程中控制邏輯操作的中間結(jié)果等。同一個(gè)存儲器可以在任意程序分區(qū)被訪問。

（2）局部變量存儲器（L）的標(biāo)注。局部變量存儲器用字母L標(biāo)識，用來存儲局部變量，同一個(gè)存儲器只和特定的程序相關(guān)聯(lián)。

（3）順序控制繼電器（S）的標(biāo)注。順序控制繼電器用字母S標(biāo)識，用于在順序控制和步進(jìn)控制中，是一種特殊的繼電器。

（4）模擬量輸入、輸出映像寄存器（AI、AQ）的標(biāo)注。模擬量輸入映像寄存器（AI）用于存儲模擬量輸入信號，并實(shí)現(xiàn)模擬量的A/D轉(zhuǎn)換；模擬量輸出映像寄存器（AQ）為模擬量輸出信號的存儲區(qū)，用于實(shí)現(xiàn)模擬量的D/A轉(zhuǎn)換。

（5）高速計(jì)數(shù)器（HC）的標(biāo)注。高速計(jì)數(shù)器（HC）與普通計(jì)數(shù)器基本相同，其用于累計(jì)高速脈沖信號。高速計(jì)數(shù)器比較少，在西門子S7-200系列PLC中，CPU226中高速計(jì)數(shù)器為HC（0～5），共6個(gè)。

（6）累加器（AC）的標(biāo)注。累加器（AC）是一種暫存數(shù)據(jù)的寄存器，可用來存放運(yùn)算數(shù)據(jù)、中間數(shù)據(jù)或結(jié)果數(shù)據(jù),也可用于向子程序傳遞或返回參數(shù)等.西門子S7-200系列PLC中累加器為AC（0～3）,共4個(gè).